CN111634027A - 一种环形纤维产品缠绕成型设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种环形纤维产品缠绕成型设备，支座、安装在支座上且用于放置纤维卷的退捻装置以及从左至右依次安装在支座上的导纱装置、浸胶槽、排线装置和旋转电机，导纱装置用于使纤维保持相同张力从纤维卷里抽出，浸胶槽内设有用于将纤维压入树脂基材等浸润液中的浸胶导向架，旋转电机的输出轴上固定有环形模具，旋转电机启动时驱动环形模具转动实现纤维缠绕功能，排线装置包括排线导向块和直线驱动器，排线导向块上设有用于浸胶后的纤维穿过的导向孔，直线驱动器启动时，驱动排线导向块沿环形模具的转轴方向往复移动，使纤维来回引动缠绕在环形模具上，保证浸胶后的纤维能够在环形模具上均匀缠绕，纤维缠绕成型的质量较高。

Description

一种环形纤维产品缠绕成型设备

技术领域

本发明涉及环形复合材料试样生产技术领域，特别是涉及一种环形纤维产品缠绕成型设备。此外，本发明还涉及一种包括上述。

背景技术

纤维缠绕复合材料是由增强纤维材料，如玻璃纤维、碳纤维、芳纶纤维等，与基体材料经过缠绕成型工艺而形成的复合材料，具有比强度高、耐各种恶劣环境、成型周期短生产效率高等优势。

随着复合材料产业的飞速发展，纤维缠绕复合材料在轨道交通、汽车、风电、管道等领域得到了广泛应用。一种新的纤维产品在进入市场之前，往往需要进行大量的实验研究其纤维性能，但目前对于环形复合材料的性能表征，在行业中欠缺，也没有制作环形复合材料试样的专用设备。

因此提供一种纤维缠绕成型设备来制备环形样品，是本领域技术人员目前需要解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种环形纤维产品缠绕成型设备，能够制作环形纤维试样，纤维缠绕成型的质量和效率较高。

为解决上述技术问题，本发明提供一种环形纤维产品缠绕成型设备，包括支座、安装在所述支座上且用于放置纤维卷的退捻装置以及从左至右依次安装在所述支座上的导纱装置、浸胶槽、排线装置和旋转电机，所述导纱装置用于使纤维保持相同张力从纤维卷里抽出，所述浸胶槽内设有用于将纤维压入浸润液中的浸胶导向架，所述旋转电机的输出轴上固定有环形模具，所述排线装置包括排线导向块以及用于驱动所述排线导向块沿所述环形模具的转轴方向往复移动的直线驱动器，所述排线导向块上设有用于浸胶后的纤维穿过的导向孔。

优选地，所述退捻装置水平安装在所述支座上，所述导纱装置包括固定在所述支座上的导纱架以及固定在所述导纱架末端的导纱板，所述导纱板位于所述退捻装置的转轴的正上方，所述导纱板上设有用于纤维穿过的导纱孔。

优选地，所述浸胶导向架包括滚筒和两个安装臂，所述滚筒可转动的安装在两个所述安装臂的底端之间，两个所述安装臂的顶端设有卡块，所述浸胶槽的侧壁上设有固定块，所述固定块上设有与所述卡块匹配的卡槽，所述卡块卡入所述卡槽内。

优选地，所述直线驱动器包括导向架、可转动的安装在所述导向架上的丝杆以及驱动所述丝杠转动的驱动电机，所述排线导向块与所述丝杆螺纹连接且与所述导向架滑动相连。

优选地，还包括电气控制系统，所述旋转电机和所述驱动电机均与所述电气控制系统电连接。

优选地，所述导纱装置与所述浸胶槽之间设有张力控制装置，所述张力控制装置包括固定在所述支座上的多个张力棒，所述支座上设有多个平行设置的长条形的安装孔，各所述张力棒分别插在各所述安装孔内且与所述支座螺栓连接。

优选地，所述浸胶槽和所述排线装置之间设有控胶装置，所述控胶装置包括上下设置的两个导向棒，两个所述导向棒之间设有允许纤维穿过的缝隙。

优选地，所述张力棒为黄铜张力棒，所述导向棒为黄铜导向棒。

优选地，所述支座包括底座以及固定在所述底座一侧的立台，所述退捻装置水平安装在所述底座上，所述导纱装置、所述张力控制装置、所述浸胶槽、所述控胶装置、所述排线装置和所述旋转电机依次安装在所述立台的侧壁上。

优选地，所述底座和/或所述立台的底部四角安装有用于使其平稳放置的水平调节螺母。

本发明提供的环形纤维产品缠绕成型设备，包括支座、安装在支座上且用于放置纤维卷的退捻装置以及从左至右依次安装在支座上的导纱装置、浸胶槽、排线装置和旋转电机，导纱装置用于使纤维保持相同张力从纤维卷里抽出，浸胶槽内设有用于将纤维压入浸润液中的浸胶导向架，旋转电机的输出轴上固定有环形模具，排线装置包括排线导向块以及用于驱动排线导向块沿环形模具的转轴方向往复移动的直线驱动器，排线导向块上设有用于浸胶后的纤维穿过的导向孔。

使用时，将纤维卷放置于退捻装置上，将纤维抽出后经导纱装置引出，并依次通过浸胶槽里的浸胶导向架和排线导向块引至环形模具上，将配置好的树脂基材等浸润液加入浸胶槽内，以使纤维绕经浸胶导向架时能够浸润树脂，然后根据所需产品的缠绕层数等设置好直线驱动器和旋转电机的运行参数，并启动排线装置和旋转电机，纤维会自动缠绕在环形模具上，缠绕完成后取下环形模具烘干固化，脱模后即可得到所需的环形纤维产品。综上所述，本发明提供的缠绕成型设备，能够制作环形纤维试样，且纤维缠绕成型的质量较高。

附图说明

图1为本发明所提供的环形纤维产品缠绕成型设备的具体实施方式一的结构示意图；

图2为本发明所提供的环形纤维产品缠绕成型设备的具体实施方式一中的环形模具部分的局部放大图；

图3为本发明所提供的环形纤维产品缠绕成型设备的具体实施方式一中的浸胶槽的内部示意图；

图4为本发明所提供的环形纤维产品缠绕成型设备的具体实施方式一中的控胶装置和排线装置的结构示意图；

图5为本发明所提供的环形纤维产品缠绕成型设备的具体实施方式二的局部放大图。

附图中标记如下：

水平调节螺母1、立台2、底座3、退捻装置4、导纱装置5、导纱孔51、导纱架52、导纱板53、张力控制装置6、张力棒7、浸胶槽8、排线装置9、旋转电机10、环形模具11、电气控制系统12、固定块13、控胶装置14、导向棒15、排线导向块16、浸胶导向架17、滚筒171、安装臂172、安装孔18、直线驱动器19。

具体实施方式

本发明的核心是提供一种环形纤维产品缠绕成型设备，能够制作环形纤维试样，纤维缠绕成型的质量和效率较高。

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。

本发明具体实施方式提供的环形纤维产品缠绕成型设备，包括支座、退捻装置4、导纱装置5、浸胶槽8、排线装置9、旋转电机10和环形模具11，其中，退捻装置4安装在支座上且用于放置纤维卷，导纱装置5、浸胶槽8、排线装置9和旋转电机10从左至右依次安装在支座上，导纱装置5用于使纤维保持相同张力从纤维卷里抽出，浸胶槽8内设有用于将纤维压入树脂基材等浸润液中的浸胶导向架17，环形模具11固定在旋转电机10的输出轴上，旋转电机10启动时，驱动环形模具11转动，实现纤维缠绕功能，排线装置9具体包括排线导向块16和直线驱动器19，排线导向块16上设有用于浸胶后的纤维穿过的导向孔，直线驱动器19启动时，驱动排线导向块16沿环形模具11的转轴方向往复移动，使纤维来回引动缠绕在环形模具11上，保证浸胶后的纤维能够在环形模具11上均匀缠绕。

使用时，将纤维卷放置于退捻装置4上，将纤维抽出后经导纱装置5引出，并依次通过浸胶槽8里的浸胶导向架17和排线导向块16引至环形模具11上，将配置好的树脂基材等浸润液加入浸胶槽8内，以使纤维绕经浸胶导向架17时能够浸润树脂，然后根据所需产品的缠绕层数等设置好直线驱动器19和旋转电机10的运行参数，并启动排线装置9和旋转电机10，纤维会自动缠绕在环形模具11上，缠绕完成后取下环形模具11烘干固化，脱模后即可得到所需的环形纤维产品。

优选地，排线导向块16上导向孔的轴线方向垂直于环形模具11的转轴方向，有利于纤维顺利地缠绕在环形模具11上。

综上所述，本发明提供的缠绕成型设备，能够制作环形纤维试样，且纤维缠绕成型的质量较高。

可选地，退捻装置4为能够安装纤维卷的圆盘，退捻装置4水平安装在支座上，退捻装置4能够使抽出的纤维保持平直带状，则纤维后续能够充分地与浸润液结合。可选地，导纱装置5可以包括固定在支座上的导纱架52以及固定在导纱架52末端的导纱板53，导纱板53位于退捻装置4的转轴的正上方，且导纱板53上设有导纱孔51，纤维从纤维卷抽出后穿过导纱孔51，由于纤维卷周向上各位置至导纱孔51距离相同，因此通过导纱装置5能够使纤维保持相同张力从纤维卷里抽出。

当然，退捻装置4和导纱装置5的具体设置方式并不限于此，退捻装置4也可以为竖向设置且能够绕轴转动的圆盘，导纱装置5与圆盘在一个竖向平面上，使用时，圆盘转动，纤维从同一位置抽出，也能够使抽出张力保持一致，也在本发明的保护范围之内。又或者，退捻装置4为水平设置的圆盘，而导纱装置5的导纱孔51、退捻装置4转轴所在直线在水平方向上并列设置。

进一步地，浸胶导向架17具体可以包括滚筒171和两个安装臂172，滚筒171可转动的安装在两个安装臂172的底端之间，两个安装臂172的顶端外侧设有卡块，同时在浸胶槽8的侧壁上设有固定块13，固定块13上设有与卡块匹配的卡槽，卡块卡入卡槽内，浸胶导向架17的拆装简单方便。

优选地，浸胶槽8横向延伸，且浸胶槽8内设有至少两个浸胶导向架17，两个浸胶导向架17沿浸胶槽8的长度方向间隔设置，能够最大化利用浸胶槽8并延长纤维浸入浸润液中的时间，浸润效果更好。

制作环形纤维产品时，纤维从滚筒171下方经过，滚筒171将纤维压入浸润液中，纤维移动时带动滚筒171绕轴滚动，滚筒171与纤维之间摩擦较小，纤维磨损小。

在上述各具体实施方式的基础上，能够驱动排线导向块16沿环形模具11的转轴方向往复移动的直线驱动器19有多种，在一种具体实施方式中，直线驱动器19可以包括导向架、可转动的安装在导向架上的丝杆以及驱动丝杠转动的驱动电机，导向架和丝杆的长度方向与环形模具11的转轴方向一致，排线导向块16与丝杆螺纹连接且与导向架滑动相连，驱动电机能够正反转，驱动电机启动时带动丝杠转动，进而使排线导向块16沿丝杠前后往复移动，使纤维来回引动缠绕在环形模具11上。

其中，驱动电机可以选用步进电机，控制精准可靠。

在另一种具体实施方式中，直线驱动器19也可以选用直线电机、液压缸等，也在本发明的保护范围之内。

在上述各具体实施方式的基础上，本发明提供的缠绕成型设备，还包括电气控制系统12，旋转电机10和直线驱动器19的驱动电机均与电气控制系统12电连接，使用时，根据纤维Tex值，设置好缠绕层数和排线速度，按下电气控制系统12的启动键进行缠绕过程，缠绕完成后自动停止，自动化程度较高。

在上述各具体实施方式的基础上，本发明提供的缠绕成型设备，在导纱装置5与浸胶槽8之间还可以设有张力控制装置6，张力控制装置6具体可以包括设置在支座上的多个张力棒7，支座上设有多个平行设置的长条形地的安装孔18，各张力棒7分别插在各安装孔18内且与支座螺栓连接；使用时，从纤维卷抽出的纤维穿过导纱装置5的导纱孔51后依次绕经各张力棒7，之后再绕经浸胶导向架17，可以根据纤维Tex值及所需的抽出张力调整各张力棒7在各安装孔18内的位置，进而进行张力控制，并保证纤维张力的稳定性。

可选地，各安装孔18均竖向延伸，各安装孔18左右间隔设置。当然，各安装孔18也可以横向延伸，上下间隔设置。

优选地，张力棒7为黄铜张力棒，黄铜张力棒表面光滑，能够保护纤维不被磨坏。

进一步地，本发明提供的缠绕成型设备，在浸胶槽8和排线装置9之间可以设有用于控制纤维浸胶含量的控胶装置14，控胶装置14具体可以包括上下设置的两个导向棒15，两个导向棒15之间设有允许纤维穿过的缝隙；纤维绕经浸胶槽8里的浸胶导向架17后从两个导向棒15之间穿过，之后再通过排线导向块16引至环形模具11上，纤维从两个导向棒15之间穿过时，利用上方导向棒15的重量控制纤维上浸润液的涂覆量，使胶液在纤维上均匀涂覆，保证环形纤维产品表面光华平整。

优选地，控胶装置14设在浸胶槽8的上方，纤维从两个导向棒15之间穿过时，多余的浸润液会直接落回至浸胶槽8中。

优选地，导向棒15为黄铜导向棒，黄铜张力棒表面光滑，能够保护纤维。

在上述各具体实施方式的基础上，本发明提供的缠绕成型设备，支座具体可以包括底座3以及固定在底座3一侧的立台2，组装时，退捻装置4水平安装在底座3上，导纱装置5、张力控制装置6、浸胶槽8、控胶装置14、排线装置9和旋转电机10依次安装在立台2的侧壁上，电气控制系统12设在立台2上，安装简单方便。

进一步地，在底座3的底部四角和/或立台2的底部四角可以安装有水平调节螺母1，使用时可根据现场环境旋拧水平调节螺母1，使设备处于稳定平衡状态。

需要说明的是，本发明提供的缠绕成型设备，对环形模具11的尺寸不作具体限制，具体可以根据所需制作产品的尺寸来选择。在一种具体实施方式中，环形模具11的内径可以为150mm，宽度为6mm，排线装置9的直线驱动器19带动排线导向块16在6mm的距离中来回往复运行，浸有树脂等的纤维卷绕在环形模具11上，固化成型脱模后得到一个内径为150mm、宽度为6mm的环形玻璃钢产品。

采用本发明提供的缠绕成型设备制作环形纤维产品时，先调整水平调节螺母1使设备水平稳定，然后将纤维卷放置于退捻装置4上，将纤维抽出经导纱装置5进入张力控制装置6上的张力棒7引出，然后纤维通过浸胶槽8里面的浸胶导向架17，经过控胶装置14控制胶含量，之后再通过排线导向块16引至环形模具11上，将配置好的树脂基材加入浸胶槽8内，根据纤维Tex值，设置好缠绕层数和排线速度，按下启动键进行缠绕过程，缠绕完成后自动停止，取下模具放入烘箱进行烘干固化，脱模后即可得到所需的环形纤维产品。

需要说明的是，本发明提供的环形纤维产品缠绕成型设备，可以适用于玻璃纤维，也可以适用于碳纤维等其他纤维，本申请对此不作具体限制。

在本发明申请文件的描述中，需要理解的是，术语“左”、“右”、“前”、“后”、“横向”等指示的方位或关系是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

另外需要说明的是，说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述较为简单，相关之处参见方法部分说明即可。

以上对本发明所提供的环形纤维产品缠绕成型设备进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种环形纤维产品缠绕成型设备，其特征在于，包括支座、安装在所述支座上且用于放置纤维卷的退捻装置(4)以及从左至右依次安装在所述支座上的导纱装置(5)、浸胶槽(8)、排线装置(9)和旋转电机(10)，所述导纱装置(5)用于使纤维保持相同张力从纤维卷里抽出，所述浸胶槽(8)内设有用于将纤维压入浸润液中的浸胶导向架(17)，所述旋转电机(10)的输出轴上固定有环形模具(11)，所述排线装置(9)包括排线导向块(16)以及用于驱动所述排线导向块(16)沿所述环形模具(11)的转轴方向往复移动的直线驱动器(19)，所述排线导向块(16)上设有用于浸胶后的纤维穿过的导向孔。

2.根据权利要求1所述的环形纤维产品缠绕成型设备，其特征在于，所述退捻装置(4)水平安装在所述支座上，所述导纱装置(5)包括固定在所述支座上的导纱架(52)以及固定在所述导纱架(52)末端的导纱板(53)，所述导纱板(53)位于所述退捻装置(4)的转轴的正上方，所述导纱板(53)上设有用于纤维穿过的导纱孔(51)。

3.根据权利要求1所述的环形纤维产品缠绕成型设备，其特征在于，所述浸胶导向架(17)包括滚筒(171)和两个安装臂(172)，所述滚筒(171)可转动的安装在两个所述安装臂(172)的底端之间，两个所述安装臂(172)的顶端设有卡块，所述浸胶槽(8)的侧壁上设有固定块(13)，所述固定块(13)上设有与所述卡块匹配的卡槽，所述卡块卡入所述卡槽内。

4.根据权利要求1所述的环形纤维产品缠绕成型设备，其特征在于，所述直线驱动器(19)包括导向架、可转动的安装在所述导向架上的丝杆以及驱动所述丝杠转动的驱动电机，所述排线导向块(16)与所述丝杆螺纹连接且与所述导向架滑动相连。

5.根据权利要求4所述的环形纤维产品缠绕成型设备，其特征在于，还包括电气控制系统(12)，所述旋转电机(10)和所述驱动电机均与所述电气控制系统(12)电连接。

6.根据权利要求1至5任意一项所述的环形纤维产品缠绕成型设备，其特征在于，所述导纱装置(5)与所述浸胶槽(8)之间设有张力控制装置(6)，所述张力控制装置(6)包括固定在所述支座上的多个张力棒(7)，所述支座上设有多个平行设置的长条形的安装孔(18)，各所述张力棒(7)分别插在各所述安装孔(18)内且与所述支座螺栓连接。

7.根据权利要求6所述的环形纤维产品缠绕成型设备，其特征在于，所述浸胶槽(8)和所述排线装置(9)之间设有控胶装置(14)，所述控胶装置(14)包括上下设置的两个导向棒(15)，两个所述导向棒(15)之间设有允许纤维穿过的缝隙。

8.根据权利要求7所述的环形纤维产品缠绕成型设备，其特征在于，所述张力棒(7)为黄铜张力棒，所述导向棒(15)为黄铜导向棒。

9.根据权利要求7所述的环形纤维产品缠绕成型设备，其特征在于，所述支座包括底座(3)以及固定在所述底座(3)一侧的立台(2)，所述退捻装置(4)水平安装在所述底座(3)上，所述导纱装置(5)、所述张力控制装置(6)、所述浸胶槽(8)、所述控胶装置(14)、所述排线装置(9)和所述旋转电机(10)依次安装在所述立台(2)的侧壁上。

10.根据权利要求9所述的环形纤维产品缠绕成型设备，其特征在于，所述底座(3)和/或所述立台(2)的底部四角安装有用于使其平稳放置的水平调节螺母(1)。

Images